專利名稱：高性能熱作易切削模具鋼的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種熱作模具鋼，特別涉及一種適宜制作高精度熱擠壓模和鋼 熱鍛模的高性能熱作模具鋼。
背景技術：
在現(xiàn)代大工業(yè)生產中，特別是在生產制造合金熱擠壓材料，汽車、摩托車 的合金熱壓鑄零件，熱模鍛鋼零件等的大規(guī)模生產中，都必須使用和消耗大量 的專用模具和合金鋼材料。同時，隨著塑料行業(yè)的飛速發(fā)展，人們對塑料制品 的精度要求越來越高，對塑料模具鋼的需求量越來越大，質量要求越來越高， 為了生產出高精度的塑料制品，必須有高質量的塑料模具鋼，為此人們不斷研 究新的高質量易切削的塑料模具鋼，來滿足塑料制品精度的要求。目前，這些
模具都是選用優(yōu)質的合金鋼材料如4Cr5MoSiV (通常稱為"H13鋼，，)和3Cr2W8V 等模具鋼制成，它們一般都要通過鋼坯鍛造、退火、機械加工成型、淬火、回 火、精加工、"氮化"表面硬化熱處理等工序，然后才能投入生產使用。如建 筑鋁型材生產中使用的熱擠壓模在生產使用過程中， 一次機擠壓2噸左右鋁型材 后，其模具工作帶表面的"氮化"層被磨損掉了，就必須將模具拆下來精修后 再次"氮化"處理，才能繼續(xù)上機使用。 一般情況下，鋁擠壓模具最多重復"氮 化"四至五次，累計擠壓生產10咱左右鋁材，模具型腔壁變薄，使其工作帶尺 寸發(fā)生變化，擠出的鋁材厚度變大而超標，這時模具就得報廢了，現(xiàn)有技術中 一般模具鋼切削加工性能較差，難以滿足人們對高精度的要求，如此每年要消 耗大量的模具及鋼材。在鋼的熱模鍛件生產中，目前常用H13鋼或3Cr2W8V鋼作 熱鍛模具，這種熱鍛模一般在連續(xù)鍛造幾十個零件后，模具溫度就會升高到200-50(TC以上，就不能再鍛打了，必須拆下來慢慢冷卻后才能再行使用。冷卻 過程中，不能用噴水的方法快速冷卻模具，因為冷卻得太快太急，很容易使模 具產生裂紋而報廢。同時，這種熱鍛模具一般鍛造了幾百個零件后，型腔內表 面產生"龜裂"，若繼續(xù)使用，這種細小裂紋很快就會變大而不能再用了。雖 然龜裂后的型腔可以通過銑深去掉，但銑深使型腔模越來越薄，最后報廢不能 使用。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的為了克服現(xiàn)有技術中模具鋼切削加工性能差，機加工費用高， 提供一種具有較好的切削加工性(在硬度為HRC30-40時，其切削性與硬度為 HRC20左右的鋼相當)的高性能熱作易切削模具鋼，從而降低了刀具的消耗和機 加工費用，滿足人們對高精度的要求。
本發(fā)明是通過下述技術方案來實現(xiàn)的高性能熱作易切削模具鋼，其成分質 量百分比為CO, 33-0. 42 , MnO. 55-0. 75 ， Si0.80-1.20， Mo 1.20-1.60， V 0.80-1.20， Cr4. 80-5. 50, S、 P、 Pb、 Se、 Ca、 Te或Bi的一種或多種0. 10-0. 15, 余鐵和不可避免雜質。
所述的高性能熱作易切削模具鋼還含Re，其質量百分比為0-0.22。 所述的S、 P、 Pb、 Se、 Ca、 Te或Bi，其化合物呈球粒狀。 本發(fā)明之所以釆用上述技術方案，是基于以下幾點考慮(l)合金鋼中的高含 C量生成石墨球化后，具有優(yōu)異的抗熱耐磨性和抗鋁液侵蝕性能，特別適宜制作 鋁材熱擠壓模和鋁合金液熱壓鑄模。(2)合金鋼中Si元素可以促使C石墨化，但 其配量應適當，過多會降低合金鋼的機械性能， 一般應控制在1.20%以下。(3)Mn 元素可以穩(wěn)定合金鋼中的珠光體組織，能提高合金鋼的強度、硬度和耐磨性， 但如配入過多會增加鋼的脆性， 一般應控制在0.55-0. 75%。 WCr元素能改善合金鋼的抗熱強度，使之有良好的抗氧化性和熱韌性。(5)Mo元素能增加合金鋼的 抗熱強度和熱硬性。(6)V元素可增強合金鋼的塑性、熱韌性和耐熱性。(7)稀土元
素能促使石墨體球化，有利于提高合金鋼的強度和塑性，降低脆性。(8)合金鋼
中主要增加了易切削元素，磷、硫在鋼中一般都是有害元素，但對于加磷、硫 的易切模具鋼，通過特種爐外處理工藝改善了硫化物的形貌，抑制了硫化物對 力學性能的不利影響，磷、硫化物完全球化成球粒狀，既能進一步改善易切鋼 的切削性能，而且可以改善易切鋼的等向性和疲勞強度，使其與常規(guī)含磷、硫
量的鋼的性能相近；主要易切削元素一般還有鉛、硒、鈣、碲、鉍。
本發(fā)明在H13的基礎上加入易切削的元素，使得這種鋼在高硬度的狀態(tài)下仍 具有較好的切削加工性(在硬度為HRC30-40時，其切削性與硬度為HRC20左右的 鋼相當)，從而降低了刀具的消耗和機加工費用，滿足人們對高精度的要求。鋼 廠對鋼材預先進行淬火回火處理，使硬度達到HRC30-40,在預淬硬的條件下交 貨，用戶可以直接加工成模具，加工成模具后不需要再進行熱處理，從而避免 了灃水龜裂、伸縮等，同時還縮短了模具制造周期，節(jié)約了成本。本發(fā)明的主 要特點就是它經過了預加硬，切削加工性好，韌性佳，耐磨損性能優(yōu)良，耐裂 紋性優(yōu)良。與現(xiàn)有生產中的模具鋼相比，本發(fā)明的模具鋼有足夠的機械強度和 韌性，更具有優(yōu)良的抗氧化性和冷熱沖擊性及抗熱耐磨性與抗鋁液侵蝕的性能。 本發(fā)明的模具鋼的生產方法和設備與常用的模具鋼生產一樣，可釆用普通 的中頻爐熔煉出所配成份的合金鋼電極棒，再經電渣爐精煉成所需的錠坯，退 火處理后就可下料進行機械加工制作模具了 。
具體實施例方式
下面結合具體實施例對本發(fā)明作進 一 步的說明。實施例l 一種高性能熱作易切削模具鋼，其成分質量百分比為CO. 33, MnO. 55， SiO. 80， Mo 1.20， V 0.80, Cr4. 80， S 0.10， PO.Ol， Re 0.02, 余鐵和不可避免雜質；所述的S、 P，其化合物呈球粒狀。
實施例2 —種髙性能熱作易切削模具鋼，其成分質量百分比為CO. 36, MnO. 58, SiO. 85， Mo 1.25， V 0.85, Cr4. 9， PbO. 12， Re 0.19，余鐵和不可
避免雜質；所述的Pb，其化合物呈球粒狀。
實施例3 —種高性能熱作易切削模具鋼，其成分質量百分比為CO. 38， MnO. 61， SiO. 9, Mo 1.3， V 0.9, Cr5. 00,Se 0.13， Re 0.08,余鐵和不可 避免雜質；所述的Se,其化合物呈球粒狀。
實施例4一種高性能熱作易切削模具鋼，其成分質量百分比為C0.4， MnO. 66， Sil.0, Mo 1.3, V 1.0, Cr5. 2， Ca 0.12, Re 0.12,余鐵和不可避 免雜質；所述的Ca，其化合物呈球粒狀。
實施例5 —種高性能熱作易切削模具鋼，其成分質量百分比為C0.42, MnO. 75， Sil.20, Mo 1.60, V 1.20, Cr5. 50, Te 0.15， Re 0.16,余鐵和不 可避免雜質；所述的Te，其化合物呈球粒狀。
實施例6 —種高性能熱作易切削模具鋼，其成分質量百分比為CO. 41， MnO. 70, Sil.l, Mo 1.45， V 1.1， Cr5. 40， Bi 0.12, Re 0.22，余鐵和不可
避免雜質；所述的Bi，其化合物呈球粒狀。
以上詳細說明了本發(fā)明的實施方式，但這只是為了便于理解而舉的實例， 不應被視為是對本發(fā)明范圍的限制。同樣，任何所屬技術領域的技術人員均可 根據本發(fā)明的技術方案及其較佳實施例的描述，做出各種可能的等同改變或替 換，但所有這些改變或替換都應屬于本發(fā)明的權利要求的保護范圍。
權利要求
1、高性能熱作易切削模具鋼，其成分質量百分比為C0.33-0.42，Mn0.55-0.75，Si0.80-1.20，Mo1.20-1.60，V0.80-1.20，Cr4.80-5.50，S、P、Pb、Se、Ca、Te或Bi的一種或多種0.10-0.15，余鐵和不可避免雜質。
2、 根據權利要求l所述的高性能熱作易切削模具鋼，其特征在于它還含Re， 其質量百分比為0-0.22。
3、 根據權利要求l所述的高性能熱作易切削模具鋼，其特征在于所述的S、 P、 Pb、 Se、 Ca、 Te或Bi,其化合物呈球粒狀。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高性能熱作易切削模具鋼，其成分質量百分比為C 0.33-0.42，Mn 0.55-0.75，Si 0.80-1.20，Mo 1.20-1.60，V 0.80-1.20，Cr 4.80-5.50，S、P、Pb、Se、Ca、Te或Bi的一種或多種0.10-0.15，余鐵和不可避免雜質。該高性能熱作易切削模具鋼具有較好的切削加工性，降低了刀具的消耗和機加工費用，能滿足人們對高精度的要求。
文檔編號C22C38/24GK101429625SQ20071013527
公開日2009年5月13日 申請日期2007年11月6日 優(yōu)先權日2007年11月6日
發(fā)明者剛 葉, 宮友軍, 練明生, 趙永宏, 韓小軍 申請人:江蘇申源特鋼有限公司